ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ НИКЕЛЯ МЕТОДАМИ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ДИСКОВОГО ЭЛЕКТРОДА И ХРОНОПОТЕНЦИОМЕТРИИ Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 423.327.7

Балакай В.И.

докт. техн. наук, проф., декан технологического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ)

имени М.И. Платова (Россия, г. Новочеркасск)

Шпанова КА.

магистр 1 курса технологического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ)

имени М.И. Платова (Россия, г. Новочеркасск)

Раджабов А.М.

магистр 2 курса технологического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ)

имени М.И. Платова (Россия, г. Новочеркасск)

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ НИКЕЛЯ МЕТОДАМИ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ДИСКОВОГО ЭЛЕКТРОДА

И ХРОНОПОТЕНЦИОМЕТРИИ

Исследован механизм электроосаждения никеля из хлоридного электролита. Показана недиффузионная природа предельных катодных плотностей тока. Повышение скорости массопереноса обусловлено особым механизмом доставки ионов в присутствии коллоидных и тонкодисперсных соединений.

Ключевые слова: Дисковый электрод, электролит, электроосаждение, исследование, хронопотенциометрия

Исследования хлоридного электролита никелирования состава, г/л: хлорид никеля 250, сульфат никеля 5, борная кислота 30, хлорамин Б 2,5, проводимые при помощи вращающегося дискового электрода (рис. 1), а также установление фактора независимости предельной рабочей плотности тока от скорости развертки потенциала в пределах от 20 до 80 мВ/с [1], указывают на недиффузионный характер ограничений в области рабочих потенциалов. В связи с этим встал вопрос - с чем связано возникновение предельных плотностей тока на поляризационных характеристиках. Возможны два предположения:

1) предельная катодная плотность тока является предельным кинетическим током, вызванным замедлением предшествующего распада коллоидных и тонкодисперсных соединений у поверхности электрода;

2) предельная катодная плотность тока возникает потому, что возрастание напряженности электрического поля у катода при высоких плотностях тока приводит к быстрой коагуляции тонкодисперсных систем у катода, а это нарушает оптимальную подвижную систему пор в прикатодном пространстве, которая может привести к возникновению электроповерхностных явлений и интенсификации электроосаждения никеля.

(об/с)1

Рис. 1. Зависимость предельной катодной плотности тока на вращающемся дисковом электроде от скорости вращения при различных потенциалах в электролите основного состава при рН 1,0 и температуре 60 оС.

На недиффузионную природу предельных катодных плотностей тока указывают также высокие температурные коэффициенты, составляющие для интервала температур 21 - 60 °С при рН 3,0 - 2,4 % на градус, при рН 1,0 - 2,3 % на градус, а для интервала температур 50 - 60 оС при рН 3,0 - 6,9 % на градус, при

рН 1,0 - 6,5 % на градус. Температурный коэффициент W=100-Ajn^/jn^-At° для предельного диффузионного тока обычно составляет 1,6 - 1,9 % на градус (для ионов водорода - лишь 1,19 % на градус) [2]. Конечно, по потенциодинамическим измерениям на твёрдых электродах о температурных коэффициентах можно судить лишь приближенно.

Методом хронопотенциометрии [3] получено, что при повышении температуры от 21 до 60 °С скорость массопереноса увеличивается в 6,4 раза, а в интервале температур от 50 до 60 °С она возрастает в 21,8 раза. Общее увеличение скорости массопереноса при повышении температуры от 21 до 60 °С происходит почти в 136 раз. Полученные экспериментальные данные позволили рассчитать по уравнению Сэнда коэффициенты диффузии при определенных температурах. Так, коэффициент диффузии при температуре 21 °С составляет 1,23-10-9 м2/с, что чуть выше, чем для предельно разбавленных растворов (Д = 0,72-10-9 м2/с) [4], а при температуре 60 °С равен 83,23-10-9 м2/с. Коэффициент диффузии в исследуемом интервале температур имеет более пологую зависимость от температуры. Повышение скорости массопереноса может быть обусловлено особым механизмом доставки ионов в присутствии коллоидных и тонкодисперсных соединений [5].

Список литературы:

1. Бонд А.М. Полярографические методы в аналитической химии. М.: Химия, 1983. 328 с.

2. Майрановский С.Г., Страдынь Я.П., Безуглый В.Д. Полярография в органической химии. Л.: Химия, 1975. 351 с.

3. Галюс З. Теоретические основы электрохимического анализа. М.: Мир, 1974. 552 с.

4. Справочник по электрохимии / Под ред. А.М.Сухотина. Л.: Химия, 1981.

488 с.

5. Балакай В.И. Высокопроизводительное никелирование. Ростов н/Д: СКНЦ ВШ, 2002. 111 с.